【正文】 )Pj,Pn,T,K(N)PjPnTK 圖 jP NP T K隨 ? 的變化曲線 曲柄銷(xiāo)載荷和連桿軸承載荷 1 曲柄銷(xiāo)載荷 曲柄銷(xiāo)上作用有切向力 T 和法向力 Z ， rcPKZ ?? ， 由作圖法畫(huà)出曲柄銷(xiāo)載荷圖。)V(m/s) V 圖 活塞速度變化 8000600040002020020204000600080001000012020140000 50 100 150 200 250 300 350 400φ (176。 圖 連桿大頭蓋 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 5 動(dòng)力計(jì)算 活塞位移、速度、加速度 對(duì)于活塞位移、速度和加速度的計(jì)算，由于周期性，只計(jì)算 0～ 360 度即可。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 圖 連桿大頭 2 點(diǎn)擊 yz 平面進(jìn)入草圖，點(diǎn)擊圓命令，畫(huà)一個(gè)圓心為（ 33,0），半徑為 6mm圓，關(guān)于 V軸鏡像，得到另一個(gè)圓。 圖 桿身 7 點(diǎn)擊 yz 平面進(jìn)入草圖，點(diǎn)擊圓命令，畫(huà)一個(gè)圓心為（ 33,0），半徑為 6圓，關(guān)于 V軸鏡像，得到另一個(gè)圓，退出草圖，選擇凸臺(tái)命令，凸臺(tái) 16mm， 如圖 所示。 圖 連桿小頭 4 點(diǎn)擊 xy 平面，進(jìn)入草圖，選擇圓命令，畫(huà) 圓心為（ ,0）， 半徑為11mm 的圓，退出草圖，選擇凹槽命令，凹槽 鏡像 尺寸為 11mm，如圖 所示。2D 和寬度 2B mmD ? ?? mmDD 2239。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 4 連桿 三維建模 連桿基本尺寸 1 連桿小頭孔徑 39。 4 有效功率 eP 、有效熱效率 e? 、平均有效壓力 mep 及有效油耗率 eb mie PP ??? ?? = KW mmime pp ??? ?? = MPa mie ??? ?? ?? = mie bb ?? ? = [g/(kw 1）計(jì)算法轉(zhuǎn)換：對(duì)于任意曲軸轉(zhuǎn)角 ? ，有氣缸容積 V 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 cVrDV ????? ]s in2)co s1[(4 22 ???? （ ） 2）作圖法轉(zhuǎn)換：按下圖所示方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 修圓后實(shí)際示功圖的循環(huán)指示功比理論示功圖小。~15176。 2 實(shí)際示功圖繪制 理論示功圖沒(méi)有考慮下列因素的影響，因而必須進(jìn)行修正得到實(shí)際的示功圖： 1）沒(méi)有考慮進(jìn)排氣過(guò)程。 計(jì)算步驟如下： 先假設(shè) 2020K 利用插值法算出每一溫度的 mvzC )(? 值，再由上式算出 Tz 與 mvzC )(? 乘積 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 表 插值法 數(shù)據(jù) Tz（ K） mvzC )(? Tz mvzC )(? 2020 2073 2100 2173 2273 2473 2500 2600 2673 有表格可以看出， 2600K 時(shí)最接近 ，則 Tz=2600 3 壓力升高比 ?? cbZTT1?? ?? ??? 一般汽油機(jī) ~??? ，所以符合要求。K)] （ ） 工質(zhì)的平均等壓摩爾熱容 mpC)(? 按下列方法計(jì)算： 查圖法：由下圖按過(guò)量空氣系數(shù)查出。 ccxcxcx VrDV ???? )s in2c o s1(4 22 ???? （ ） 式中： r—— 曲柄半徑， r=S/2； λ —— 曲柄連桿比，λ =r/L。選用壓縮比時(shí)要考慮汽油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能、工作可靠性、爆燃等。 連桿長(zhǎng)度 L 與曲柄連桿比λ =r/L 連桿長(zhǎng)度 加大，會(huì)使汽油機(jī)總高度增加；雖然連桿擺角減小，側(cè)壓力減小，但效果不明顯；而且連桿重量加大，往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量慣性力加大。 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 2 汽油機(jī)基本結(jié)構(gòu)參數(shù)選用 有效功率計(jì)算公式： ?30e nVipP sme ???? （ ） 氣缸直徑 D 氣缸直徑 D 的選取影響汽油機(jī)的尺寸和重量，還影響汽油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷。 有效燃油消耗率 be 這是汽油機(jī)最重要的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。 轉(zhuǎn)速 n 轉(zhuǎn)速的選用既要考慮被汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)的工作機(jī)械的需要，也要考慮轉(zhuǎn)速對(duì)汽油機(jī)自身工作的影響。 （ 3）計(jì)算曲柄銷(xiāo)載荷和連桿軸承載荷，并將圖形附在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中。 2）零部件設(shè)計(jì) （ 1）獨(dú)立設(shè)計(jì)該汽油機(jī)的 連桿 ，用 CATIA 軟件繪出三維實(shí)體模型，求出其質(zhì)心位置和當(dāng)量質(zhì)量。 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 學(xué) 院 汽車(chē)與交通學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 熱能與動(dòng)力工程 學(xué)生姓名 班級(jí)學(xué)號(hào) 課程設(shè)計(jì)題目 汽油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) — 連桿 實(shí)踐 教學(xué) 要求與任務(wù) : 1. 設(shè)計(jì)參數(shù)求： Pe=； D=65mm； ?c? (參考 ) 2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求： 1）選取基本參數(shù)、熱計(jì)算、繪制示功圖 （ 1）利用 EXCEL 或其他程序語(yǔ)言進(jìn)行近似熱計(jì)算，得到理論的 示功圖的數(shù)據(jù) 。 （ 2）將三維圖形轉(zhuǎn)換成二維的工程圖，并正確標(biāo)注尺寸、粗糙度、公差等，并以 A1 的圖紙打印。 4）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。任務(wù)書(shū)已經(jīng)指定所需汽油機(jī)轉(zhuǎn)速 n=5000 r/min。四沖程車(chē)用汽油機(jī) 250[g/(kw本設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)規(guī)定了車(chē)用汽油機(jī)的氣缸直徑 D=65 mm。因而盡量采用短連桿，目前一般λ值在 1/4～ 1/ 之間，取λ =1/。任務(wù)書(shū)給定車(chē)用汽油機(jī)的ε c= 根據(jù)有效功率計(jì)算可得 Vs= L 則 1+Vs/Vc= 得 Vc= L 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 3 近似熱計(jì)算 燃料燃燒熱化學(xué)計(jì)算 1 理論空氣量 L0 ?????? ??? 10 OHc gggL （ ） ?????? ??? 320 0 4 5 1= (千摩爾 /千克汽油 ) 燃料采用輕汽油 ?cg ， ?Hg ， ?g 汽油低熱值 Hu=44100 千焦 /千克燃料 2 新鮮空氣量 M1 ra mLM101 ??? ??? =（千摩爾 /千克 ) 其中 a? —— 過(guò)量空氣系數(shù)， ~ ?? ，取 a? =； 114?rm 3 燃燒產(chǎn)物 M2 324g12 oH gMM ??? . 1 4 ??? = (千摩爾 /千克 ) 4 理論分子變更系數(shù)μ 0 120 MM?? ? = 5 實(shí)際分子變更系數(shù)μ 1 rr???? ??? 101 ? ?? = 其中，γ r—— 殘余廢氣系數(shù)，γ r = ～ ，取γ r = 換氣過(guò)程計(jì)算 1 排氣壓力（氣缸內(nèi)廢氣壓力） Pr 0)~( pPr ? 取 Pr = = MPa 2 氣缸內(nèi)排氣溫度（殘余廢氣溫度） Tr Tr = 900～ 1200（ K） 取 Tr =1000 K 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 3 進(jìn)氣終點(diǎn)壓力 Pa 0)~( pPa ? 取 Pa = 0 = Mpa 4 進(jìn)氣終點(diǎn)溫度 Ta 400~370?aT （ K） 取 Ta =380 K 5 充量系數(shù)（充氣效率） c? raac cc TTPP ???? ??? 1 11 00 ????? = 其中 ~0 ?aa TTPP 之間，取 0 ?aa TTPP ，可求得 To = ～?c? ，經(jīng)驗(yàn)證 符合要求 。 計(jì)算 結(jié)果見(jiàn)附錄表 A1 3 壓縮終點(diǎn)充量的狀態(tài)參數(shù) 壓力： 1ncacb PP ?? ?? = MPa 溫度： 11?? ncacb TT ? ??? = K 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 燃燒過(guò)程計(jì)算 1 熱量利用系數(shù)ζ Z 熱量利用系數(shù)ζ Z 表示燃燒熱量被工質(zhì)吸收多少的程度。 圖 燃燒產(chǎn)物和平均等壓摩爾比熱與溫度的關(guān)系 不同 a? 時(shí)，石油燃料完全燃燒產(chǎn)物和空氣（ ??a? ）的平均等壓摩爾比熱 mpC)( ??與溫度的關(guān)系 mvC)( ?? 在 Tcb= ??a? 時(shí)利用插值法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算步驟如下： 選用 673K 和 873K 進(jìn)行計(jì)算 沈陽(yáng)理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 873673=200 = 10^3 = mpC)( ?? = 10^3 += )()( ???? mpmv CC ?? == mvC)( ?? 在 Tcb= ?a? 時(shí)利用插值法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算步驟如下： 同理按上步插值法可以求出 mpC)( ?? = )()( ?????? mpmv CC ?? = rmvrmvmvcb CCC ? ???? ? ????? 1 )()()( = 7 3 2 ? ?? =（ KJ/Kmol*K） 2）燃燒方程 ? ? Zmvzcbmvcbrz TCTCMHH )()1( )( 11????? ?? ???? ?? （ ） ?H? =61100（ 1 a? ） Zmvz TC )(0 7 1 30 8 )( ))(6 1 1 0 04 4 1 0 0( ?????? ??? = Zmvz TC )(? 誤差不超過(guò) 5%，則 ~= Zmvz TC )(? 3）燃燒最高溫度 ZT 的計(jì)算 利用燃燒方程式， ZT 采用試湊法求解，即先假設(shè)一個(gè) ZT ，由過(guò)量空氣系數(shù)求出 39。 4 燃燒最高壓力 zp cbz Pp ??? ?? = MPa 一般汽油機(jī) ?zp 3～ ，所以符合要求。雖然泵氣損失并入機(jī)械損失，不計(jì)入指示功，但為了示功圖完整，根據(jù)進(jìn)氣終點(diǎn)壓力 aP 和排氣壓力 rP 近似畫(huà)出進(jìn)排氣過(guò)程線。之間 。計(jì)算因修圓而減少的方格數(shù) 1S =5，即可求出示功圖的豐滿系數(shù) f? 。 圖中：偏移量 421 2DrV ?? ???? ?????? 4 2 121 2? L 汽油機(jī)性能指標(biāo)計(jì)算 1 平均指示壓力 mip sifmi VLp ??? ?? = MPa 2 指示功 iP 、指